Расчеты кладки с сетчатым армированием на центральное сжатие

Деформационные швы, виды, назначения. Деформация усадки. Температурная деформация.

Существует два вида деформационных швов:

– температурно-усадочные;

– осадочные.

1. Температурно-усадочные швы. Под влиянием изме­нения температуры окружающей среды в каменной клад­ке стен возникают деформации укорочения и удлинения. В стенах зданий большой протяженности под действием указанных деформаций могут появиться трещины. Что­бы предотвратить их появление, стены по длине разре­зают вертикальными швами на участки такой длины, при которой изменение температуры не вызывает появле­ния трещин. Длина таких участков, называемых температурными отсеками, зависит от вида кладки, характеризуемой коэффициентом линейного расширения кладки. Например, кладка из силикатного кирпича и бе­тонных камней имеет коэффициент линейного расшире­ния, в 2 раза больший, чем кладка из обыкновенного гли­няного кирпича. Поэтому температурные отсеки зданий со стенами из силикатного кирпича имеют меньшую длину, чем со стенами из глиняного кирпича.

Кроме вида камней на поведение кладки при измене­ниях температуры влияют прочность раствора и колеба­ния температуры. Кладка на слабых растворах мало чувствительна к температурным деформациям. Чем ни­же зимняя температура наружного воздуха, тем меньше принимают длину температурного отсека s здания.

Стены прорезают температурными швами только до обреза фундамента, так как фундаменты, защищенные грунтом, не подвергаются значительному влиянию изме­нений температуры. В стенах из комбинированной клад­ки, например из глиняного кирпича, облицованного си­ликатным кирпичом, расстояние между температурными швами назначают для материала основной кладки.

В зданиях с наружными кирпичными стенами и внут­ренним сборным железобетонным или металлическим каркасом длину температурного отсека назначают так, чтобы швы в стенах и элементах каркаса совпадали. Если длина температурного отсека каркаса может быть принята по нормам больше, чем в кладке стен, допуска­ется в кладке стен устраивать дополнительный темпера­турный шов.

Расстояния между температурно-усадочными швами стен, усиленных горизонтальной арматурой или железо­бетонными поясами, назначают по расчету на темпера­турные напряжения.

2. Осадочные швы в стенах устраивают во всех слу­чаях, когда можно ожидать неравномерную осадку ос­нования здания или сооружения, при которой между от­дельными частями здания могут появиться опасные тре­щины.

Неравномерность осадки здания следует учитывать: при сооружении участков здания, расположенных на разнородных грунтах; при пристройке к существующим зданиям новых секций; при разнице в высотах отдельных частей зданий, превышающей 10 м; при значительной разнице в ширине подошвы и глубине заложения фунда­ментов соседних стен.

В отличие от температурных швов осадочные швы разрезают стены на всю их высоту и фундаменты до основания. Осадочные швы выполняют в четверть или в шпунт (рис. 17.2) с прокладкой двух-трех слоев толя и проконопаткой промасленной паклей для непродуваемо­сти стен. Осадочные швы обеспечивают также свободу температурных деформаций стен, поэтому, где это воз­можно, допускается совмещать осадочные и температурные швы.

Расчеты кладки с сетчатым армированием на центральное сжатие.

Поперечное (сетчатое) армирование каменной клад­ки выполняют укладкой арматурных сеток в горизон­тальные швы. При сжатии элемента сетки препятствуют развитию в кладке поперечных деформаций растяжения и этим увеличивают ее несущую способность.

Применяют прямоугольные сетки (см. рис. 16.1, а) и типа «зигзаг» (рис. 16.1,б). Сетки изготовляют из холод­нотянутой проволоки диаметром не менее 3 мм или из круглой стали класса A-I. Диаметр арматуры должен быть не более: в случае пересечения стержней в швах

5 мм, без пересечения стержней в швах 8 мм. Расстояние между стержнями сетки (размер ячеек) рекомендуется принимать 3—12 см.

Расстояние s между сетками по высоте элемента дол­жно быть не более 40 см (или через пять рядов кирпич­ной кладки). Сетки «зигзаг» обязательно укладывают в двух смежных горизонтальных швах кладки так, чтобы направление стержней в них было взаимно перпендику­лярным. Укладку сеток контролируют по выпускам ар­матуры, выступающим на 5 мм за поверхность кладки. Толщина швов кладки должна быть больше диаметра арматуры не менее чем на 4 мм. Марка раствора для армокаменных конструкций принимается не ниже 50.

Количество арматуры в кладке определяется процен­том армирования по объему

где V_a и V_k — объемы арматуры и кладки.

Для квадратной сетки из арматуры сечением f_a с раз­мером ячейки с при расстоянии между сетками по высо­те s процент армирования

Количество сетчатой арматуры, учитываемой в расче­те, принимается не менее 0,1% и не более 1%. Сетчатое армирование наиболее целесообразно для центрально-сжатых элементов. Во внецентренно-сжатых элементах эффективность применения сеток зависит от эксцентри­ситета е₀ и гибкости элементов λ. Чем больше эксцентри­ситет е₀ , тем менее эффективны сетки. Поэтому нормы не рекомендуют применять сетчатое армирование при экс­центриситетах, выходящих за пределы ядра сечения (для прямоугольных сечений при е₀>0,33y), а также при гиб­кости элемента λ^h_пр > 15 или λ^r_пр >53.

Центральное сжатие.Элементы с сетчатым армиро­ванием при центральном сжатии рассчитывают как неар­мированную кладку, но с учетом повышенного расчетно­го сопротивления сжатию армированной кладки R_а.к, по формуле

где N — расчетная продольная сила; R_а.к≤2 R: при кладке на рас­творах марки 25 и выше

при кладке на растворах менее марки 25

здесь Ra — расчетное сопротивление арматуры в армированной клад­ке, R — расчетное сопротивление сжатию кладки в рас­сматриваемый срок твердения раствора; R₂₅— расчетное сопротивле­ние кладки на растворе марки 25; φ — коэффициент продольного изгиба.

Расчет кладки с сетчатым армированием производится по фор­мулам: при центральном сжатии

где N — расчетная продольная сила; R — расчетное сопротивле­ние кладки сжатию; φ — коэффициент продольного изгиба; А — пло­щадь сечения элемента; m_g — коэффициент, учитывающий влияние прогиба сжатых элементов на их несущую способность при длительной нагрузке.

Коэффициент φ зависит от упругой характе­ристики кладки а и гибкости элемента λ_t = I₀/i (или λ_h = I₀/h — для прямоугольного сплошного сечения). Величины i и h в этих отношениях представляют собой соответственно наименьшие радиус инерции сечения и его размер.

Значение упругой характеристики α_s для кладки, армированной сетками, вычисляют по формуле

_

где α — упругая характеристика неармированной кладки; R и R_a._к — средний предел прочности неармированной и армированной сетками кладок: _

R=k*R;

k — коэффициент, принимаемый для кладки из кирпича и камней всех видов, из крупных блоков, рваного бута и бутобетона, а также для вибрированной кирпичной кладки равным 2,0; для кладки из крупных и мелких блоков из ячеистых бетонов — 2,25;

Напряжения в арматуре R'_a прини­мают согласно СНиП:

для стали класса A-I R'_a =2400 кгс/см²=240 МПа

тоже, А-П R'_a =3000 » =300 »

для обыкновенной арматурной R'_a =3500 » =350 »

проволоки

при использовании арматурной проволо­ки класса Вр-I вводится коэффициент 0,6.